Эмпирическая зависимость коэффициента трения от скорости прокатки Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 621.771.24

Н.В. Капланова

ЭМПИРИЧЕСКАЯ ЗАВИСИМОСТЬ КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ ОТСКОРОСГИ ПРОКАТКИ

Многолетние исследования процесса высокоскоростной холодной прокатки тонких полос с различными по природе и происхождению технологическими смазками позволили установить общую и основную закономерности изменения коэффициента трения от скорости прокатки в виде формулы

Г=цу2-ЬУ + С, (1)

где Ь, и с- эмпирические коэффициенты;

V - скорость прокатки, м/с.

В результате обработки большого количества экспериментальных данных, полученных при высокоскоростной прокатке полос из низкоуглеродистой и трансформаторной стали, определили опытные константы для широкого спектра технологических смазок, приведенных в табл.1, где представлены типичные смазочные материалы и водные эмульсии, применяемые и которые могут использоваться на листопрокатных станах различного типа. Для некоторых других смазок, близких по смазочной способности к табличным ( табл. 1), также можно рассчитать коэффициенты трения в широком диапазоне изменения скорости прокатки.

Формула (1) позволяет определить коэффициенты трения по Амонтону, а для расчёта его по Зибелю необходимо знать коэффициент напряжённого состояния, так как эти коэфициенты связаны известной зависимостью

^ =ГР/2к, (2)

где ^ и^ '. коэффициенты трения по Амонтону и Зибелю;

Р - давление металла на валки, МПа; '

2к - сопротивление деформации, Мпа.

На основании обработки экспериментальных данных, полученных при опытной прокатке на высокоскоростном стане 300 полос низкоуглеродистой стали 08кп начальной толщиной 3 мм с водными эмульсиями на основе стандартного эмульсола, установлена функциональная связь коэффициента напряжённого состояния от скорости прокатки, представленная графически в полулогарифмической системе координат (рис.1). После математической обработки графиков получили эмпирическую формулу

Кнс -2,3 - Су Ъч, (3)

Где е< = (2/ ЦЗ) 1п(Но/Ь;) - интенсивность деформации полосы после 1 -го

пропуска;

Но - толщина полосы подката, мм;

11; - толщина полосы после иго пропуска, мм;

Су - скоростной коэффициент.

По скоростным графикам (рис. 1) можно определить скоростной коэффициент для любой скорости прокатки как тангенс утла наклона графиков к оси абсцисс и таким образом, после обработки графических зависимостей, получена эмпирическая формула

Су = 18(0;7%еО \ . (4)

Скоростной коэффициент представляет собой уравнение прямой в полулогарифмической системе координат в диапазоне изменения скорости

60 ' ' у V . ■■ ' " "

Рис.1. Зависимость коэффициента напряженного состояния от интенсивности деформации.

Холодная прокатка полос из низкоуглеродистой стали 08 кп начальной толщиной 3 мм на стане 300 с водными эмульсиями 2,5-10 % -ной концентрации стандартного эмульсола Э-2(Б) со скоростью: 1 -4 - соответственно 4,5; 9,5; 15,7 и 30,1 м /с.

С учётом формул (3) и (5) представим обобщённую зависимость коэффициента напряжённого состояния от скорости прокатки и интенсивности деформации полосы,

Кнс = 2,3 - 0,19 ( V + 1) (6)

С учётом интерполяции границы применения формулы (6) могут быть расширены от самой низкой и до наибольшей скорости прокатки 50 м/с.

0,50 0,46

ь

0

1 0,42

0,38

ХБ О ж

| 0,34

о к

О (

' 0,50

/ ✓

«г /

/ /

/ /

4 5 6 7 - 8 910 20 30 40 50

Скорость прокатки У, и/с

Рнс.2. Зависимость скоростного коэффициента от скорости прокатки. Холодная прокатка полос из низкоуглеродистой стали 08 кп начальной толщиной 3 мм настане 300 с водными эмульсиями 2,5-10 %-ной концентрации стандартного эмульсола Э-2(Б).

Таблица 1

Постоянные коэффициента к формуле (1) для расчета коэффициена трения при холодной тонколистовой прокатке

Коэффициенты

Смазка а в с

а) низкоуглеродастая сталь 08 кп

Низковязкие, низкомолекулярные органические соединения, не содержащие ПАВ 0,258 10-4 0,295 10-2

Минеральные масла (типаиндуст-риальное масло 20) и водные эмульсии стандартных эмульсолов

Э-2(Б), ЭТ - 2у и др. 0,19610-4 , 0,210-10-2

Водные эмульсии новых смазок на ' ■ ■ • , основе ПАВ, таких как ацилоины (Олон, КОС) аминоэфиры СЖК(А20):

2 - 5 % -ной концентрации 0,162 10-4 0,175; 10-2

5.-10% -ной концетрапйи 0,120 10-4 0,129-10-2

Олон, КОС и А20 в чистом виде 0,068-10-4 0,065-10-2

б) трансформаторная сталь Миндальные масла (типа индуст-

риальное масло 20)

0,838-10-4

(

0,371 10-2

Водные эмульсии 5 -10 % -ной концентрации новых смазок на основе ПАВ в виде амтаоэфиров (СЖК) (ЖКБ.А20) и ацилоинов (КОС, Олон) 0,343 10-4

Пальмовое масло

0,238 10-4

0,173-10-2 0,126-10-2

0,128

0.092

0,082 0.065 0,044

0,087

0,064 0,052

И тогда дня рассматриваемых условий холодной прокатки коэффициент трения по Забелю определится по нижеследующей эмпирической зависимости

и = П-2Д - 0,19 (!*▼,+ 1>1«ей

(7)

В качестве базовых значений коэффициентов трения по Амонтону и Зибелю при наименьшей скорости прокатки от 0 и до 1 м/с могут служить опытные данные ври холодной прокатке стальных и латунных полос на 4 - валковом стане 100/200x300 (табл. 2) в зависимости от концентрации эмульсий стандартных и новых технологических смазок.

, Коэффициенты трения по Зибелю й (числитель) и по Амонтону Г (знаменатель)

Таблица 2

Смазка

0.10

Ковдентрааая эмульщи 0.25 1 0.50 1 Ш | 2.50 | 5.00 { 10.00

Холодная прокатка латунных полос Л 62

I11 Индустриальное мае- 0.09? 0.095 ^о!2 0,064 0,064

ОМ

Легвин

У ^

(■к

¿*Акваполес - М

V-

I,'

•-АМД

Шлон

■.ОМ

¡Г- Лавин

к

0.099 0.099 0.097 0,065 0,065 0,064

>Акваполес - М

0;096 0.092 0.083 0.084 0.079

0,065 0,062 0,057 0,058 0,057

МП ш ш ш ош

0,074 0,067 0,067 0,064 0,064

аш

0,064

М22 0,061

иш ша

0.690 0.083 0,062 0,060

0.082 0.077 0.082 0,060 0,057 0,060

0,059

Щ0

0,065 0.077

0,056

ш

0,063 0.070

9,057 0,057

0.096 0.070 0.077 0.069 0.060 0,063 0,052 0,060 0,054 0,050

0.051 0,044

0.046 0,044

0.097 0.081 0,064 0,056

0.077 0.081 0.074 0,057 0,059 0,058

0.069 0.069

0.094. 0.088 0.070 0.066 0.062

0,062 0,065 0,055 0,054 0,052

0.090 0.063 0.067 -- 0.057 0.052

0,061 0,060 0,050 0,048 0,044

Холодная прокатка стальных полос 08 кп

0.111 0.108 0.106 0,097 01Ш

0,074 0,074 0,075 0,070 0,068

ОД09 ММ 1Ш1 Ш <Ш2

■ 0,075 0,071 0,070 0,066 0,066

Ш Ш 1Ш йШ Ш1

0,073 0,067 0,064 0,064 0,061

0,057 Ш1

Д051 0.061

0,(^51 0,051

0.046 0,044

0.045 0,045

0.095 0.092

0,070 0,068

0.086 0.085

0,063 0,063

М22 йШ

0,061 - 0,058

выводы

Обобщены и представлены эмпирической зависимостью скоростные закономерности изменения коэффициентов трения и напряжённого состояния при холодной тонколистовой прокатке с различными технологическими смазками.